黑龙江流域积雪覆盖时空变化遥感监测

利用MODIS双星数据对黑龙江流域2003—2012年的积雪覆盖面积进行提取和验证,然后基于合成的数据分析研究区积雪覆盖面积的季节和年际变化.结果表明: 双星合成降低了云的影响,总体精度>91%,可以满足分析和研究需求.研究期间,黑龙江流域积雪覆盖面积存在显著的季节变化,7、8月的积雪最少,几乎为零,1月积雪覆盖面积最大,占流域的80%以上.2003—2004、2009—2010年冬季积雪覆盖面积较高(>180×10⁴ km²),2011年冬季最大积雪覆盖面积较低(150×10⁴ km²).积雪覆盖的年际变化与年平均气温和平均降水量的波动存在一定的对应关系:积雪覆盖面积较低年份对应的年降水量较少、平均气温较高,反之亦然.2003—2012年,研究区5、6月的积雪覆盖面积呈减少趋势,降水量增加和气温的升高与积雪覆盖面积减少紧密相连.     

塔玛亚历山大藻的生长研究

在室内条件下研究了温度、N和P、维生素、抗生素对有毒赤潮甲藻塔玛亚历山大藻(香港株Ⅱ)生长的影响。结果表明,塔玛亚历山大藻的最适生长温度为21—25℃,最适N、P浓度分别为882—1765μmol/L和18—72μmol/L。复合维生素B1、B6、B12的加入有利于塔玛亚历山大藻的生长,而50U/mL以上的抗生素(氨苄青霉素液体)则对其有明显的抑制作用。     

不同磷条件下塔玛亚历山大藻氮的生态幅

藻类氮的生态辐是指在一定氮浓度范围内藻类能生长和繁殖的浓度范围。它由藻类生长的最佳氮浓度、氮适宜生长范围和氮耐受限度构成。为了定量计算藻类的氮生态幅,在室内培养条件下,研究了低磷(0.48 μmol/L)、中磷(0.97 μmol/L)和高磷(1.45 μmol/L)3种不同磷起始浓度条件下不同氮对塔玛亚历山大藻细胞数和最大比生长率的影响,依据Shelford耐受性定律建立了塔玛亚历山大藻生长的氮耐受性模型,并得到了藻类生长的最佳氮浓度、氮适宜生长范围和氮耐受范围的定量表达。结果表明,在低磷、中磷和高磷条件下,当氮浓度小于适合藻类生长的最佳氮浓度时,藻类细胞数和最大比生长率均随着氮浓度的增大而增大;当氮浓度大于适合藻类生长的最佳氮浓度时,藻类细胞数和最大比生长率均随着氮浓度的增大而减小。藻类生长的氮耐受性模型与谢尔福德耐受定律较为吻合,定量得到在低磷、中磷和高磷培养条件下塔玛亚历山大藻的最佳氮浓度分别为30.36、62.07和77.85 μmol/L;氮适宜生长范围分别为18.30-42.42、37.71-86.43和41.52-114.18 μmol/L;氮耐受限度分别为6.24-54.48、13.35-110.79和5.19-150.51 μmol/L。研究显示不同磷起始浓度条件下,藻类的氮生态幅也不相同。     

氮源对塔玛亚历山大藻生长和毒性的影响

为了掌握不同氮源对塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)生长和毒性的影响,实验选定硝酸钠、氯化铵、尿素和甘氨酸作为4种氮源,在温度和光强分别为20℃和200μmol photons·m-2·s-1的培养箱中,采用人工海水一次性培养藻细胞,培养基N和P浓度分别以F/20加富,并收集对数期细胞用于斑马鱼胚胎48 h急性毒理实验。结果表明:4种氮源都可以支持细胞生长,但不同氮源培养的藻细胞生长速率不同,表现为铵氮(0.25 d~(-1))硝氮(0.20 d~(-1))尿素=甘氨酸(0.12 d~(-1));4种氮源对细胞色素的含量无显著影响;与对照组(胚胎培养液)相比,在细胞密度为2×10~4cells·mL~(-1)时,塔玛亚历山大藻细胞粗提液对斑马鱼胚胎表现出显著的毒性作用,可造成胚胎的凝固、发育迟缓、卵黄膜破裂、卵黄囊水肿及尾巴弯曲等;当细胞密度增加到8×10~4cells·mL-1时,毒性进一步增加,且4种氮源对毒性的影响出现显著差异,表现为硝氮尿素=甘氨酸铵氮。综上所述,塔玛亚历山大藻的生长和毒性对氮源的响应机制存在差异,但4种氮源都支持生长,因此,在环境变化和水体营养盐结构复杂化的情况下,塔玛亚历山大藻仍可维持生长并持续爆发藻华,对生态环境造成威胁。     

杉木粉对塔玛亚历山大藻生长的抑制作用

近年来 ,世界范围内赤潮 (HABs)发生的频次有明显增长的趋势。尽管已发展了多种控制赤潮的方法 ,但真正能推广应用的方法寥寥无几 ,寻找新的、高效、经济、无污染的赤潮防治方法仍然是赤潮领域研究的热点。本文研究了杉木粉对赤潮藻———塔玛亚历山大藻 (Alexandriumtamarense)生长的影响 ,并对其机制进行了初步探讨。结果显示 ,杉木粉能明显抑制塔玛亚历山大藻的生长 ,杉木粉对藻细胞有明显的沉降作用 ,其多酚提取物具有显著的抑藻作用。这些结果提示 ,杉木粉可能是一种潜在的控制赤潮藻生长的新材料 ,其抑藻机制可能与杉木粉中的多酚类活性物质和杉木粉对藻的沉降作用有关。     

有害赤潮藻种塔玛亚历山大藻的研究进展

塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)是一种全球分布的有毒涡鞭毛藻,在中国的渤海、东海和南海海域均有分布。塔玛亚历山大藻是一种主要的有毒赤潮原因种,而且它能产生可经食物链传递后在贝类、鱼类等生物体内大量蓄积的麻痹性贝毒素,对水域环境和人类健康都具有极大的危害。因此,针对塔玛亚历山大藻的产生、发展以及毒素的特征等开展了广泛而深入的研究。本文主要从塔玛亚历山大藻的生长环境、分子鉴定、藻际竞争关系以及治理等方面进行了综述,为研究塔玛亚历山大藻的利弊和监控提供参考。     

塔玛亚历山大藻遗传多样性的微卫星分析

应用12个微卫星标记对9株来自欧洲和中国等不同海域的塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)进行了遗传多样性分析,探讨了不同地理藻株之间的遗传分化程度和基因流水平,分析了我国沿海塔玛亚历山大藻的遗传多样性。结果表明：9株塔玛亚历山大藻共检测出26个等位基因,其中9个位点具有多态性,多态比率75%。有效等位基因数1.3243～3.2667,平均为1.8774。塔玛亚历山大藻种内基因多样性为0.3630。9株塔玛亚历山大藻大致可以分为3个进化支,进化支与藻株的地理位置相关联。其中,中国海域的塔玛亚历山大藻至少可分为2个进化支。不同地理分布的塔玛亚历山大藻的遗传分化水平较高,达0.7522。种群间的基因流估算水平较低,提示3个种群间可能不存在基因交流。     

有毒赤潮甲藻塔玛亚历山大藻(香港株Ⅱ)的生长特性研究

在室内条件下研究温度、N和P、维生素、抗生素对有毒赤潮甲藻塔玛亚历山大藻(香港株Ⅱ生长的影响。结果表明,塔玛亚历山大藻的适宜生长温度和N、P浓度分别为21-25℃,882-1765μmol／L和18-72μmol／L。复合维生素B的加入有利于塔玛亚历山大藻的生长,而50Uml^-1以上的抗生素则对其有明显的抑制作用。     

N、P营养盐对塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)生长的影响

模拟自然海水营养盐浓度状况,在N、P浓度分别为10-500μg L-1 N和0.74-74μg L-1 P时,研究N、P双因子限制(N、P浓度同时降低,N:P固定为15:1)及单因子限制(保持N或P为最高浓度,只降低一种营养盐浓度)对有毒赤潮藻塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)生长的影响。结果表明,塔玛亚历山大藻细胞能较快进入对数生长期,但N、P双因子限制能明显影响其生长,在N、P浓度分别低于100μg L-1 N和15μg L-1 P时,细胞密度无明显增长;而N或P分别受限时,生长态势明显优于N、P同时受到限制的试验组,而且N、P单因子中度限制对生长影响较小。结果说明塔玛亚历山大藻对单因子营养元素限制较强的适应能力,可使其在常常出现单营养因子限制的自然水体中维持一定生长速率和细胞密度,并有助于滤食该藻的贝类体内麻痹性贝类毒素的积累。     

赤潮藻塔玛亚历山大藻对褶皱臂尾轮虫生活史特征的影响

采用生命表方法,研究了不同浓度塔玛亚历山大藻对褶皱臂尾轮虫生命周期中各发育阶段历时以及种群增长参数的影响．结果表明：塔玛亚历山大藻对褶皱臂尾轮虫的生长发育有明显影响,使轮虫的繁殖前期和世代时间延长,繁殖期、繁殖后期和平均寿命缩短,产卵量和繁殖率降低．轮虫的净生殖率和内禀增长率均低于对照．不同藻浓度下轮虫能够维持一定的种群增长．     

Positive effects of continuous low nitrate levels on growth and photosynthesis of Alexandrium tamarense (Gonyaulacales, Dinophyceae)

The growth and photosynthesis of Alexandrium tamarense (Lebour) Balech in different nutrient conditions were investigated. Low nitrate level (0.0882 mmol/L) resulted in the highest average growth rate from day 0 to day 10 (4.58 × 10² cells mL^?1 d^?1), but the lowest cell yield (5420 cells mL^?1) in three nitrate level cultures. High nitrate‐grown cells showed lower levels of chlorophyll a‐specific and cell‐specific light‐saturated photosynthetic rate (P_m^{chl a} and P_m^cell), dark respiration rate (R_d^chla and R_d^cell) and chlorophyll a‐specific apparent photosynthetic efficiency (α^chla) than was seen for low nitrate‐grown cells; whereas the cells became light saturated at higher irradiance at low nitrate condition. When cultures at low nitrate were supplemented with nitrate at 0.7938 mmol/L in late exponential growth phase, or with nitrate at 0.7938 mmol/L and phosphate at 0.072 mmol/L in stationary growth phase, the cell yield was drastically enhanced, a 7–9 times increase compared with non‐supplemented control culture, achieving 43 540 cells mL^?1 and 52 300 cells mL^?1, respectively; however, supplementation with nitrate in the stationary growth phase or with nitrate and phosphate in the late exponential growth phase increased the cell yield by no more than 2 times. The results suggested that continuous low level of nitrate with sufficient supply of phosphate may facilitate the growth of A. tamarense.     

Purification and characterization of a novel high molecular weight exotoxin produced by red tide phytoplankton,Alexandrium tamarense

Our recent studies have demonstrated that the aqueous extract prepared from Alexandrium tamarense, a harmful red tide phytoplankton, showed cytotoxicity on Vero cells. In this study, the toxic substance was purified from the culture supernatant of A. tamarense. Based on the gel‐filtration profile, the molecular mass of a purified toxin was estimated to be about 1,000 kDa. On sodium dodecylsulfate‐polyacrylamide gel electrophoresis (SDS‐PAGE) analysis, a main band with molecular mass of 1,000 kDa was detected with periodic acid‐Schiff (PAS) staining, but no protein bands were detected by Coomassie brilliant blue (CBB) protein staining. Sugar composition analysis of the toxin suggested that the toxin contains galactose, fucose, mannose, N‐acetylglucosamine, xylose, and other minor saccharides, whereas no significant levels of amino acids were detected by amino acid analysis. These results suggest that the toxin is a polysaccharide‐based compound. The toxin showed cytotoxic effects on various cell lines in a concentration‐dependent manner. Among the cell lines tested, U937 cells were the most susceptible to the toxin. In U937 cells treated with the toxin, a typical apoptotic nuclear morphological change and DNA fragmentation were observed. This is the first report demonstrating that a polysaccharide‐based toxin isolated from red tide phytoplankton can induce apoptotic cell death. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. J Biochem Mol Toxicol 22:405–415, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/jbt.20253     

塔玛亚历山大藻和东海原甲藻对褶皱臂尾轮虫种群数量的影响

通过对2002年5月东海赤潮原因种一东海原甲藻和亚历山大藻的单一藻种和两种藻混合情况下对褶皱臂尾轮虫种群数量影响的实验研究,发现塔玛亚历山大藻(ATHK)对轮虫有致死作用,其48hLC50为1300cell·ml^-1．藻的各组分毒性比较研究表明,只有藻液和藻细胞具有这种毒害作用,藻在早期生长阶段的毒害作用较强,毒性大小与藻细胞活性相关．东海原甲藻在高密度(4×10^4、5×10^4、10×10^4cell·ml^-1)时对轮虫种群数量在第5d时开始有影响;东海原甲藻在低密度(1×10^4、2×10^4、3×10^4cell·ml^-1)时,轮虫能够以其为食并进行生长繁殖．两种藻混合情况下,东海原甲藻能够减轻塔玛亚历山大藻对轮虫的毒害作用．实验结果表明,此次赤潮对东海的微型浮游动物种群能够产生一定的影响．     

营养盐限制条件下塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的化感作用研究

为明确塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)对东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)生长的化感作用,研究了在N、P限制及正常营养盐条件下(又称富营养)塔玛亚历山大藻无细胞滤液对东海原甲藻生长的影响,并探讨了3种不同营养盐条件下两种藻共培养时的生长状况。结果表明,半连续培养时,营养盐限制下,塔玛亚历山大藻无细胞滤液对东海原甲藻的生长均有一定影响。N限制下,5 d后东海原甲藻藻密度显著低于未加滤液的对照组,藻密度为1.02×107 cells L-1,对照组为1.7×107 cells L-1;P限制下,东海原甲藻藻密度与对照组差异不显著,5 d后藻密度为1.44×107 cells L-1;富营养条件下,东海原甲藻藻密度与对照组无明显区别。共培养时,塔玛亚历山大藻对东海原甲藻生长的抑制作用更为显著,N、P限制下,4 d后东海原甲藻全部死亡,且聚集成团形成沉淀;富营养条件下,仍有少量东海原甲藻存活(藻密度3.3×104 cells L-1)。这表明,塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的生长有一定的化感作用。营养盐限制可促进塔玛亚历山大藻化感物质的合成和释放,化感作用是塔玛亚历山大藻抑制东海原甲藻生长的原因之一。     

Growth and phosphate uptake kinetics of the toxic dinoflagellate Alexandrium tamarense from Hiroshima Bay in the Seto Inland Sea, Japan

Shellfish poisoning by the toxic dinoflagellate Alexandrium tamarense (Lebour) Balech occurred for the first time in Hiroshima Bay, Japan, in 1992. Oyster culture in the bay produces as much as 60% of the total production in Japan, and it suffered severe damage. In the present study, we experimentally investigated the growth rate and phosphate uptake kinetics of A. tamarense, Hiroshima Bay strain. A short-term phosphate uptake experiment revealed that the maximum uptake rate was 1.4 pmol P cell^-1 per h and the half-saturation constant was 2.6 umol L^-1. In semicontin-uous culture, the maximum specific growth rate and the minimum phosphorus cell quota were 0.54 day^-1 and 0.56 pmol P cell^-1, respectively. These uptake rates suggest that A. tamarense is a poor phosphorus competitor compared with other species. However, the large phosphorus storage capacity (Q_pmax/q_o= 36), the surge phosphorus uptake ability (V_s/V_i= 4.1) and the low growth rate would be advantageous for surviving brief periods of phosphorus limitation which frequently occur in Hiroshima Bay.     

溶藻细菌BS03(Microbulbifer sp.)对塔玛亚历山大藻生长及抗氧化系统的影响

【目的】研究溶藻细菌BS03(Microbulbifer sp.)胁迫下塔玛亚历山大藻细胞光合作用、抗氧化酶系统和半胱氨酸蛋白酶3(Caspase-3)变化,探讨溶藻细菌BS03对塔玛亚历山大藻的溶藻机制。【方法】通过0.5%、1.0%、1.5%、2.0%不同终浓度BS03上清液处理藻细胞后12、24、36、48h取样,测定溶藻过程藻细胞光合色素、叶绿素荧光效率、抗氧化酶系统、Caspase酶活性变化。【结果】(1)BS03上清液处理藻细胞后,藻细胞叶绿素a含量和叶绿素荧光Fv/Fm比值随BS03上清液处理时间延长和浓度的增加呈逐渐下降趋势;低浓度处理组藻细胞类胡萝卜素含量上升到一峰值,高于对照组后逐渐回落,而高浓度处理组类胡萝素含量呈下降趋势,低于对照组;(2)藻细胞抗氧化酶保护系统(SOD和CAT)活性随着BS03上清液处理浓度增加而升高,但随着处理时间的延长呈现先上升后下降趋势。藻细胞膜脂过氧化产物MDA积累量随着BS03上清液处理时间延长和处理浓度的增加而显著提高;(3)处理组藻细胞Caspase-3活性显著高于对照组,呈现出类似程序性死亡特征。【结论】BS03的抑藻机理可能是通过抑制藻细胞光合作用,降低抗氧化酶活性、加大膜脂过氧化起到对塔玛亚历山大藻的溶解作用,并呈现出类程序性死亡特征。     

A novel marine bacterium algicidal to the toxic dinoflagellate Alexandrium tamarense

Aims: This work is aiming at investigating algicidal characterization of a bacterium isolate DHQ25 against harmful alga Alexandrium tamarense. Methods and Results: 16S rDNA sequence analysis showed that the most probable affiliation of DHQ25 belongs to the γ‐proteobacteria subclass and the genus Vibrio. Bacterial isolate DHQ25 showed algicidal activity through an indirect attack. Xenic culture of A. tamarense was susceptible to the culture filtrate of DHQ25 by algicidal activity assay. Algicidal process demonstrated that the alga cell lysed and cellular substances released under the visual field of microscope. DHQ25 was a challenge controller of A. tamarense by the above characterizations of algicidal activity assay and algicidal process. Conclusion: Interactions between bacteria and harmful algal bloom (HAB) species proved to be an important factor regulating the population of these algae. Significance and Impact of Study: This is the first report of a Vibrio sp. bacterium algicidal to the toxic dinoflagellate A. tamarense. The findings increase our knowledge of the role of bacteria in algal–bacterial interaction.